魏鸿超，王志强

(北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院，北京 100191)

0 引 言

反作用飞轮通过精确地跟踪姿控系统力矩信号给定指令，达到调整卫星姿态或者补偿系统干扰力矩的目的[1-2]。当给定零转矩指令时，要求飞轮电机的转速具有较高的稳速精度，而锁相环稳速控制技术是高精度磁悬浮反作用飞轮工作在速率保持模式下的最佳控制方案。

锁相环控制技术主要目的是改善电机动态性能和提高系统抗干扰能力。在最初阶段，锁相环控制系统采用的是通过模拟电路实现的单一锁相控制，控制方案简单。采用MC4044鉴频鉴相器(以下简称PFD)的直流电动机控制方案在1973年第一次被提出，并且分析了其稳态精度达到0.01%的可能性。Tal首先建立了电压泵PFD的线性离散模型，并且从稳定性分析入手，得到了存在低速极限及其与环路参数的关系。20世纪80年代以来，随着电力电子、微电子技术以及控制技术的发展，对电动机调速系统性能的要求也越来越高，主要表现为：转速稳定精度高、动态调速性能好、抗干扰能力强等[3]。锁相调速虽然在稳态精度方面有独特的优势，但是在动态性能和抗干扰能力方面有明显的不足[4]，因此，对锁相环技术的研究主要针对这两方面。现代的电机锁相控制已发展成一个包括软硬件的控制系统，作为一种相位检测手段的锁相环技术，能够与其它先进的控制技术相结合，共同作用提高调速系统的综合性能[5-8]。

本文建立了锁相环稳速控制系统的动力学模型，首先采用环路参数模型参考自适应方法，改善锁相环系统的抗干扰性能，在此基础上设计了双模转速控制器。……